JP4876812B2 - 車載用カラーセンサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車載用カラーセンサに係り、例えば、車両灯（テールランプ、ヘッドランプ）の検出性能を維持したまま、近赤外域光を使う他のアプリケーションにも適用できる車載用カラーセンサに関する。

夜間走行時に車載撮像装置を用いて車両前方を撮像して先行車のテールランプや対向車のヘッドランプを検出し、自車のヘッドランプのハイビーム／ロービーム状態を切り換える等の配光制御技術がある。このような制御を行うためには、車両灯（テールランプ、ヘッドランプ）と橙色の反射板等の外乱光を感度良く判別する必要がある。

光源の色に着目した判別方法の従来例としては、２色もしくは３色の配色比を検出する技術がある（例えば、特許文献１）。
米国特許第６７７４９８８号公報

しかし、判別感度を向上させるためにカラー撮像素子の近赤外分光感度域をカットしているため、雨滴センサ（レインセンサ）や夜間監視用カメラなど近赤外域の分光感度が求められるアプリケーションには応用できなかった。これは、ルームミラー近傍に搭載されるセンサ群の機能集約をし、搭載スペースの節約を図る上での弊害となっている。

また、２色以上の可視域と近赤外域の分光感度を同一撮像素子で得る上での課題がある。汎用カラーフィルタは近赤外域の分光感度を有するため、一般的には別途、近赤外光カットガラスを重ねるか、撮像素子自身の分光感度特性を可視域に限定する設計とするかのいずれかである。いずれにせよ、カラー撮像素子の画素単位で近赤外感度の有／無を付与することには工夫の余地があった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、可視領域の光のセンシングのみならず近赤外域の光のセンシングにも容易に対応可能な車載用カラーセンサおよびその製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、基板と、前記基板の上面に多数配列され、紫外域と可視域と近赤外域の光の量に応じた電気信号を出力する受光素子と、隣接する前記受光素子のうちの第１の受光素子の上に、赤色光を選択的に通過させる
赤色フィルタを介して配置された第１の近赤外光カットフィルタと、前記隣接する受光素子のうちの第２の受光素子の上に、緑色光を選択的に通過させる緑色フィルタを介して配置された第２の近赤外光カットフィルタと、前記隣接する受光素子のうちの第３の受光素子の上に配置された可視光カットフィルタと、前記第１の近赤外光カットフィルタ、第２の近赤外光カットフィルタおよび可視光カットフィルタの上に配置された紫外線カットガラス板と、を備え、前記受光素子は、１つの前記第１の受光素子および２つの前記第２の受光素子および１つの前記第３の受光素子の４つの受光素子を基本単位として前記基板の上面に配列されていることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、可視領域の光が入った場合には、第１の受光素子において赤色光が検出され、第２の受光素子において緑色光が検出される。また、近赤外域の光が入った場合には、第３の受光素子において近赤外域の光が検出される。よって、可視領域の光のセンシングのみならず近赤外域の光のセンシングにも容易に対応可能な車載用カラーセンサを提供することができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の車載用カラーセンサにおいて、前記第１の近赤外光カットフィルタおよび第２の近赤外光カットフィルタは、前記紫外線カットガラス板の下面に形成されてなるものとしてもよい。

請求項３に記載のように、請求項２に記載の車載用カラーセンサにおいて、前記基板と前記紫外線カットガラス板との間に可視光硬化型接着剤を介在させてなると、容易に貼り合せを行うことができる。

請求項４に記載のように、請求項１に記載の車載用カラーセンサにおいて、前記第１〜第３の受光素子以外の前記基板上に配列された受光素子に、色フィルタもカットフィルタも介さずに前記紫外線カットガラス板を通して光を受光するようにしてなると、可視域と近赤外域の光を検出することができる。

請求項５に記載のように、請求項１または２に記載の車載用カラーセンサにおいて、前記第１の近赤外光カットフィルタおよび前記第２の近赤外光カットフィルタおよび前記可視光カットフィルタは薄膜よりなると、容易に配置することができる。

請求項６に記載のように、請求項５に記載の車載用カラーセンサの製造方法であって、
基板の上面に第１の受光素子と第２の受光素子と第３の受光素子とを多数配列するとともに、そのうちの第１の受光素子の上に赤色フィルタを、また第２の受光素子の上に緑色フィルタを形成する第１工程と、前記基板上に、前記赤色フィルタおよび緑色フィルタの上を含めてＳＯＧ膜を全面に形成する第２工程と、前記ＳＯＧ膜上に近赤外光カットフィルタ用の薄膜をパターニングするとともに、前記ＳＯＧ膜上に可視光カットフィルタ用の薄膜をパターニングする第３工程と、を含み、前記第１工程では、１つの前記第１の受光素子および２つの前記第２の受光素子および１つの前記第３の受光素子の４つの受光素子を基本単位として前記基板の上面に配列するものであると、請求項５に記載の車載用カラーセンサを製造することができ、さらに、ＳＯＧ膜により製造プロセスにおいて赤色フィルタおよび緑色フィルタを薬液から保護することができる。

請求項７に記載のように、請求項６に記載の車載用カラーセンサの製造方法において、前記第１工程において基板の上面に電極パッドを形成し、第３工程後に、前記電極パッド上の前記ＳＯＧ膜を除去して電極パッドを露出する第４工程を含むようにすると、電極パッドを備えた車載用カラーセンサを容易に製造できる。

請求項８に記載のように、請求項６または７に記載の車載用カラーセンサの製造方法において、前記第３工程における近赤外光カットフィルタ用の薄膜は蒸着により形成したり、請求項９に記載のように、請求項６，７，８のいずれか１項に記載の車載用カラーセンサの製造方法において、前記第３工程における可視光カットフィルタ用の薄膜は蒸着により形成するとよい。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
本実施形態においては車両用ライト制御装置に適用しており、図１には全体の概略構成を示す。

図１において、車両１のルームミラー２の裏面には車載用カラーセンサ（撮像装置）３が設けられている。この車載用カラーセンサ３により、車両１の進行方向における前方を撮像することができるようになっている。車載用カラーセンサ３はマイクロプロセッサ４に接続され、車載用カラーセンサ３により撮像された撮像データがマイクロプロセッサ４に送られる。マイクロプロセッサ４は当該撮像データから各種の処理を実行して撮像データから先行車のテールランプや対向車のヘッドランプを検出することができるようになっている。

マイクロプロセッサ４にはライト制御用の電子制御装置（ＥＣＵ）５が接続されている。電子制御装置５にてヘッドランプ６を制御することができる。つまり、電子制御装置５はマイクロプロセッサ４による前方の車両（先行車のテールランプ、対向車のヘッドランプ）の有無に基づいてヘッドランプ６をハイビーム／ロービームに制御するようになっている。

図２は、車載用カラーセンサ３の光学系の構成図である。図２において、レンズ７の焦点位置にカバーガラス付撮像素子８が配置され、車両前方からの光がレンズ７を通してカバーガラス付撮像素子８に集光する。

図３は、車載用カラーセンサ３のカバーガラス付撮像素子８の斜視図である。図３において、車載用カラーセンサ３のカバーガラス付撮像素子８は多数の画素９を有している。
図４（ａ）は車載用カラーセンサのカバーガラス付撮像素子の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図である。図４において、カバーガラスとしての紫外線カットガラス板５０およびカットフィルタ４０，４１，４２，４３を取り外して撮像素子だけの状態を図５に示し、（ａ）は車載用カラーセンサの撮像素子の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図である。

図５においてフィルタ３０，３１，３２を除去した状態を図６に示し、（ａ）は車載用カラーセンサの撮像素子の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図である。

図６において、基板１０の上面に、符号２０，２１，２２，２３で示すごとく紫外域と可視域と近赤外域の光の量に応じた電気信号を出力する受光素子が縦横に多数配列されている。受光素子（２０〜２３）にて画素が構成され、各受光素子（２０〜２３）として、シリコンフォトダイオードを用いている。

ここで、隣接する受光素子について、隣接する縦２つ横２つの計４つの受光素子を１ユニット（図４参照）として説明する。つまり、隣接する４つの受光素子は４つの受光素子を１単位として各単位で皆同じ構成である。

図５において、受光素子２０の上に、赤色光を選択的に通過させる赤色フィルタ３０が配置されている。受光素子２１の上に、緑色光を選択的に通過させる緑色フィルタ３１が形成されている。受光素子２２の上に、緑色光を選択的に通過させる緑色フィルタ３２が形成されている。

図４において、基板１０の上方には紫外線カットガラス板５０が基板１０と対向して配置されている。紫外線カットガラス板５０の下面には近赤外光カットフィルタ４０，４１，４２および可視光カットフィルタ４３が形成されている。近赤外光カットフィルタ４０は赤色フィルタ３０の上に配置されている。近赤外光カットフィルタ４１は緑色フィルタ３１の上に配置されている。近赤外光カットフィルタ４２は緑色フィルタ３２の上に配置されている。可視光カットフィルタ４３は受光素子２３の上に配置されている。

このようにして、受光素子２０の上に、赤色光を選択的に通過させる赤色フィルタ３０を介して近赤外光カットフィルタ４０が配置されている。また、受光素子２１，２２の上に、緑色光を選択的に通過させる緑色フィルタ３１，３２を介して近赤外光カットフィルタ４１，４２が配置されている。さらに、受光素子２３の上に、可視光カットフィルタ４３が配置されている。さらにその上に紫外線カットガラス板５０が基板１０と対向するように全面に配置されている。

よって、車外から入射した光は紫外線カットガラス板５０により紫外域の光がカットされ、さらに、近赤外光カットフィルタ４０により近赤外域の光がカットされ、赤色フィルタ３０を通して赤色光が受光素子２０において光電変換される。また、車外から入射した光は紫外線カットガラス板５０により紫外域の光がカットされ、さらに、近赤外光カットフィルタ４１，４２により近赤外域の光がカットされ、緑色フィルタ３１，３２を通して緑色光が受光素子２１，２２において光電変換される。さらには、車外から入射した光は紫外線カットガラス板５０により紫外域の光がカットされ、可視光カットフィルタ４３により可視光がカットされて近赤外光が受光素子２３において光電変換される。

このように、カバーガラス付のカラー撮像素子の基本４ピクセルの画素配置構造が、可視域のレッド（Ｒ）と、グリーン（Ｇ）と、グリーン（Ｇ）と、近赤外域のインフラレッド（ＩＲ）となっている。また、カバーガラスとして紫外線カットガラス板５０を用いることにより色フィルタ材料が紫外線により劣化するのを防止できる（耐ＵＶ性を向上できる）。

このようにして、汎用カラーフィルタを用いる撮像素子においてレッド（Ｒ）とグリーン（Ｇ）用の画素には付随する近赤外域をカットする必要があり、近赤外（ＩＲ）用画素には可視域カットをする必要がある。そのため、紫外線カットガラス板５０に近赤外光カットフィルタと可視光カットフィルタを形成し、所望のカラー特性を有するカバーガラス付撮像素子を実現している。

次に、車両用ライト制御装置の作用について説明する。
今、夜間において図７に示すように橙色の反射板６４が設置されている道路を走行し、先行車６５および対向車６７が在り、テールランプ６６およびヘッドランプ６８が点灯している。車載用カラーセンサ３により撮像してマイクロプロセッサ４で処理することにより、図８に示すように、赤色光を抽出して先行車のテールランプ６６を検出することができ、これにより夜間走行において先行車が在ることを認識できる。

つまり、対向車のヘッドランプ６８は比較的明るいため認識しやすいが、先行車のテールランプ６６は暗いため橙色の反射板６４や他の外乱光を他車のテールランプと誤認識しやすいが、本実施形態においてはテールランプが赤色であることを利用して先行車のテールランプと他の光とを識別することができる（テールランプの赤色光と、外乱光である白色や橙色の光とを判別することができる）。

特に、緑色光と赤色光の比をとることにより赤色光か否かをより正確に把握することができる。赤色光については赤色光の出力に比べ緑色光の出力が小さく、それ以外の光、例えば白色光については緑色光の出力と赤色光の出力の比が「１」に近い値をとり、これにより、白色光や反射板からの橙色の光と、先行車のテールランプからの赤色光とを判別することができる。

この結果に基づいて自車のヘッドランプ６を制御する。例えば、夜間において自車の前方に車両（先行車や対向車）が在ると、自車のヘッドランプをロービームにする。
このようにして、先行車６５のテールランプ６６、対向車６７のヘッドランプ６８を検出してヘッドランプ６の配光制御が行われる。その機能を有するカラー撮像素子の画素配置構造として、従来例としては可視域の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）となっており、近赤外域を有していなかったが、本実施形態においては、基本４ピクセルの配置を可視域の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、緑（Ｇ）、近赤外域（ＩＲ）としている。このようにカラーセンサの分光感度を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、近赤外域（ＩＲ）とすることにより、周囲車両のテールランプ、ヘッドランプの検出性能を維持したまま、雨滴センサ（レインセンサ）や夜間監視用カメラなどの近赤外域の分光感度を必要とするアプリケーション群にも適用することができる。夜間監視用カメラとして使用する場合には、自車のヘッドランプから近赤外成分を含んだ光を発して、その反射光を受光してモニター（表示器）に表示させる。あるいは、自車のヘッドランプとは別の投光器から近赤外光を自車の前方に発して、その反射光を受光してモニター（表示器）に表示させる。また、雨滴センサ（レインセンサ）として使用する場合には車室内の投光器から近赤外光をフロントガラスに発してフロントガラスに付いた雨滴からの反射光を受光して雨滴を検出する。このとき、近赤外光を用いることにより夜間であっても雨滴を正確に検出することができる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）図４に示したように、基板１０と、基板１０の上面に多数配列され、紫外域と可視域と近赤外域の光の量に応じた電気信号を出力する受光素子（２０，２１，２２，２３）と、隣接する受光素子のうちの第１の受光素子２０の上に、赤色光を選択的に通過させる赤色フィルタ３０を介して配置された第１の近赤外光カットフィルタ４０と、隣接する受光素子のうちの第２の受光素子２１，２２の上に、緑色光を選択的に通過させる緑色フィルタ３１，３２を介して配置された第２の近赤外光カットフィルタ４１，４２と、隣接する受光素子のうちの第３の受光素子２３の上に配置された可視光カットフィルタ４３と、第１の近赤外光カットフィルタ４０、第２の近赤外光カットフィルタ４１，４２および可視光カットフィルタ４３の上に配置された紫外線カットガラス板５０と、を備えた。これにより、可視領域の光が入った場合には、第１の受光素子２０において赤色光が検出され、第２の受光素子２１，２２において緑色光が検出される。また、近赤外域の光が入った場合には、第３の受光素子２３において近赤外域の光が検出される。よって、可視領域の光のセンシングのみならず近赤外域の光のセンシングにも容易に対応可能な車載用カラーセンサを提供することができる。また、小型化を図るとともにカラー撮像素子の画素単位でＩＲ感度の有／無を付与することができる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図９には、図４に代わる本実施形態における車載用カラーセンサを示し、（ａ）は車載用カラーセンサのカバーガラス付撮像素子の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図である。

図９において、紫外線カットガラス板５０と基板１０（受光素子および色フィルタを形成した基板）が貼り合わされている。基板１０と紫外線カットガラス板５０との間に可視光硬化型接着剤６０が介在されている。つまり、ガラス板５０と基板１０を貼合せるプロセスにおいては、両者の相対的位置決めの後、速やかに接着硬化する必要があるが、ガラス板に紫外線カットガラス板を使用する場合、紫外線硬化型接着剤が使えないので、可視光硬化型接着剤６０を使用する。これにより、容易に貼り合せを行うことができる。

可視光硬化型接着剤６０として、具体的には、東亞合成社製ラックストラックシリーズ（アクリルベース材料の接着剤）を挙げることができる。
（第１の比較例）
次に、第１の比較例を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１０には、図４に代わる本比較例における車載用カラーセンサを示し、（ａ）は車載用カラーセンサのカバーガラス付撮像素子の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図である。

図４に示した第１実施形態においては基本４ピクセルの配置を可視域の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、緑（Ｇ）、近赤外域（ＩＲ）としていたが、図１０に示す本比較例においては基本４ピクセルの配置を可視域の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、近赤外域（ＩＲ）としている。

つまり、基板１０の上面において隣接する受光素子のうちの受光素子２４の上に、青色光を選択的に通過させる青色フィルタ３４を形成するとともに、その上に近赤外光カットフィルタ４４を配置している。

このように、隣接する受光素子のうちの第４の受光素子２４の上に、青色光を選択的に通過させる青色フィルタ３４を介して配置された第３の近赤外光カットフィルタ４４とを、さらに備えた構成としてもよく、これにより、青色を検出することができる。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１１には、図４に代わる本実施形態における車載用カラーセンサを示し、（ａ）は車載用カラーセンサのカバーガラス付撮像素子の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図である。

図４における可視光カットフィルタ４３の配置パターンを変更して、図１１においては受光素子２５の上には可視光カットフィルタを設けていない。つまり、第１〜第３の受光素子以外の基板１０上に配列された受光素子２５に、色フィルタもカットフィルタも介さずに紫外線カットガラス板５０を通して光を受光するように構成した。

これにより、受光素子２５は紫外線カットガラス板５０を通して受光して、紫外域以外の可視域および近赤外域の光の量に応じた信号を出力することになる。つまり、可視域と近赤外域の光を検出することができる。この受光素子２５の出力を日射センサとして使用できる。即ち、近赤外域と可視域についての全波長域の分光感度を有する光センサとして利用してオートエアコンシステムに適用できる。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１２は、本実施形態における車載用カラーセンサのカバーガラス付撮像素子の縦断面図である。
図１２において、基板１０の上面の受光素子２０の上に赤色フィルタ３０を介して近赤外光カットフィルタ４０が配置されている。また、受光素子２１，２２の上に緑色フィルタ３１，３２を介して近赤外光カットフィルタ４１，４２が配置されている。受光素子２３の上に可視光カットフィルタ４３が配置されている。近赤外光カットフィルタ４０，４１，４２および可視光カットフィルタ４３の上に紫外線カットガラス板５０が配置されている。

ここで、基板１０上において、受光素子２０，２１，２２，２３上には、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜７２が形成され、その上に近赤外光カットフィルタ４０，４１，４２および可視光カットフィルタ４３が配置されている。近赤外光カットフィルタ４０，４１，４２および可視光カットフィルタ４３は薄膜よりなる。また、基板１０の上面に電極パッド７３が形成されている。

なお、図１２においては受光素子２０，２１，２２，２３は基板１０上において横一列に並べたが、これは説明のためであり、その配置は図４と同じである。
次に、本実施形態における車載用カラーセンサの製造方法を説明する。

図１３（ａ）に示すように、基板１０の上に受光素子２０，２１，２２，２３および電極パッド７３を形成するとともに、受光素子２０の上に赤色フィルタ３０を、また受光素子２１，２２の上に緑色フィルタ３１，３２を夫々形成する。

そして、図１３（ｂ）に示すように、基板１０の上にＳＯＧ膜７２を全面に形成する。さらに、図１３（ｃ）に示すように、基板１０上のＳＯＧ膜７２の上にレジスト７４を塗布する（全面に形成する）。引き続き、図１３（ｄ）に示すように、レジスト７４をパターニングして近赤外光カット領域を除去する。

そして、図１３（ｅ）に示すように、基板１０上（レジスト７４の上）に近赤外光カットフィルタ用薄膜７５を蒸着にて全面に形成する。さらに、図１４（ａ）に示すように、リフトオフにてレジスト７４を除去して所定領域に近赤外光カットフィルタ用薄膜７５を残す。即ち、受光素子２０，２１，２２上に、近赤外光カットフィルタ用薄膜７５を配置する。

引き続き、図１４（ｂ）に示すように、基板１０上（近赤外光カットフィルタ用薄膜７５の上）にレジスト７６を塗布する（全面に形成する）。そして、図１４（ｃ）に示すように、レジスト７６をパターニングして可視光カット領域を除去する。さらに、図１４（ｄ）に示すように、基板１０上（レジスト７６の上）に可視光カットフィルタ用薄膜７７を蒸着にて全面に形成する。さらに、図１５（ａ）に示すように、リフトオフにて不要領域の可視光カットフィルタ用薄膜７７を除去して所定領域に可視光カットフィルタ用薄膜７７を残す。即ち、受光素子２３上に可視光カットフィルタ用薄膜７７を配置する。

続いて、図１５（ｂ）に示すように、基板１０上（可視光カットフィルタ用薄膜７７の上）にレジスト７８を塗布する（全面に形成する）。そして、図１６に示すように、レジスト７８をパターニングして電極パッド配置領域を除去した後に、レジスト７８をマスクとしてドライエッチングを行って電極パッド７３を露出させる。そして、レジスト７８を剥離して除去した後に紫外線カットガラス板５０を配置すると、図１２に示す車載用カラーセンサが得られる。

このような製造工程において、近赤外光カットフィルタ用の薄膜７５や可視光カットフィルタ用の薄膜７７をフォトプロセスにて形成する際に、ＳＯＧ膜７２を介在させているので、色フィルタ３０，３１，３２が薬液によるダメージを受けない。

なお、近赤外光カットフィルタの薄膜構成は酸化アルミ膜（Ａｌ_２Ｏ_３）を第１層とし、酸化チタン膜（ＴｉＯ_２）とシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）を交互に所定の膜厚で積層してもよい。また、可視光カットフィルタの薄膜構成はシリコン膜（Ｓｉ）とシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）を交互に積層してもよい。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（２）図１２に示したように、近赤外光カットフィルタ４０，４１，４２および可視光カットフィルタ４３は薄膜よりなるので、半導体プロセスにて容易に車載用カラーセンサを製作できる（容易に配置することができる）。

（３）特に、車載用カラーセンサの製造方法として、図１３（ａ）に示すように、基板１０の上面に受光素子（２０，２１，２２，２３）を多数配列するとともに、そのうちの第１の受光素子２０の上に赤色フィルタ３０を、また第２の受光素子２１，２２の上に緑色フィルタ３１，３２を形成し（第１工程）、図１３（ｂ）に示すように、赤色フィルタ３０および緑色フィルタ３１，３２上を含めた基板１０上に、ＳＯＧ膜７２を全面に形成し（第２工程）、図１５（ａ）に示すように、ＳＯＧ膜７２上に近赤外光カットフィルタ用の薄膜７５をパターニングするとともに、ＳＯＧ膜７２上に可視光カットフィルタ用の薄膜７７をパターニングした（第３工程）。よって、（２）の構造の車載用カラーセンサを製造することができる。また、ＳＯＧ膜７２により製造プロセスにおいて赤色フィルタ３０および緑色フィルタ３１，３２を薬液から保護することができる。

（４）ここで、図１３（ａ）に示すように、第１工程において基板１０の上面に電極パッド７３を形成し、図１６に示したように、第３工程後に、電極パッド７３上のＳＯＧ膜７２を除去して電極パッド７３を露出する第４工程を含むものであるので、電極パッド７３を備えた車載用カラーセンサを容易に製造できる。
（第２の比較例）
次に、第２の比較例を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１７には本比較例における車載用カラーセンサの撮像素子の縦断面図を示す。
図１７の本比較例においては、色フィルタ、カットフィルタおよびカットガラス板を用いないで、カラーセンサの構造で分光感度をもたせている。

Ｐ型シリコン基板９０の表層部において深いＮ型不純物拡散領域９１が形成されている。Ｐ型シリコン基板９０は第１導電型の不純物拡散領域となる第１導電型のシリコン基板であり、本例ではＰ型が第１導電型であり、Ｎ型が第２導電型である。

Ｐ型シリコン基板９０におけるＮ型不純物拡散領域９１内での表層部にはＮ型不純物拡散領域９１よりも浅いＰ型不純物拡散領域９２が形成されている。Ｐ型シリコン基板９０におけるＰ型不純物拡散領域９２内での表層部にはＰ型不純物拡散領域９２よりも浅いＮ型不純物拡散領域９３が形成されている。Ｐ型シリコン基板９０におけるＮ型不純物拡散領域９３の内部での表層部にはＮ型不純物拡散領域９３よりも浅いＰ型不純物拡散領域９４が形成されている。

よって、Ｎ型不純物拡散領域９１の底面とＰ型シリコン基板９０とのＰＮ接合部よりも浅い位置に、Ｐ型不純物拡散領域９２の底面とＮ型不純物拡散領域９１とのＰＮ接合部がある。このＰＮ接合部よりも浅い位置に、Ｎ型不純物拡散領域９３の底面とＰ型不純物拡散領域９２とのＰＮ接合部がある。このＰＮ接合部よりも浅い位置に、Ｐ型不純物拡散領域９４の底面とＮ型不純物拡散領域９３とのＰＮ接合部がある。

Ｐ型シリコン基板９０とＮ型不純物拡散領域９１との間には電流測定器９５が配置されている。Ｎ型不純物拡散領域９１とＰ型不純物拡散領域９２との間には電流測定器９６が配置されている。Ｐ型不純物拡散領域９２とＮ型不純物拡散領域９３との間には電流測定器９７が配置されている。Ｎ型不純物拡散領域９３とＰ型不純物拡散領域９４との間には電流測定器９８が配置されている。

そして、Ｐ型シリコン基板９０の上方から光がＰ型シリコン基板９０に照射される（受光する）。すると、Ｎ型不純物拡散領域９１の底面とＰ型シリコン基板９０とのＰＮ接合部においてＩＲ光子による電流が流れ、これが第１の電流測定器９５にて検出される。Ｐ型不純物拡散領域９２の底面とＮ型不純物拡散領域９１とのＰＮ接合部において赤色光子による電流が流れ、これが第２の電流測定器９６にて検出される。Ｎ型不純物拡散領域９３の底面とＰ型不純物拡散領域９２とのＰＮ接合部において緑色光子による電流が流れ、これが第３の電流測定器９７にて検出される。Ｐ型不純物拡散領域９４の底面とＮ型不純物拡散領域９３とのＰＮ接合部において青色光子による電流が流れ、これが第４の電流測定器９８にて検出される。これにより、必要な分光感度を持たせることができる。

図１７に代わり図１８のように、図１７でのＰ型不純物拡散領域９４をなくして、近赤外光と赤色光と緑色光を検出するようにしてもよい。
上記比較例によれば、以下のような効果を得ることができる。

（５）Ｐ型シリコン基板９０の表層部にＰ型の第１の不純物拡散領域９１が形成されるとともに、不純物拡散領域９１においてシリコン基板９０の表層部に不純物拡散領域９１よりも浅いＰ型の第２の不純物拡散領域９２が形成され、さらに、不純物拡散領域９２においてシリコン基板９０の表層部に不純物拡散領域９２よりも浅いＮ型の第３の不純物拡散領域９３が形成され、不純物拡散領域９１の底面とシリコン基板９０との界面にて近赤外光を光電変換するための最も深い第１のＰＮ接合部が形成されるとともに、不純物拡散領域９２の底面と不純物拡散領域９１との界面にて赤色光を光電変換するための２番目に深い第２のＰＮ接合部が形成され、不純物拡散領域９３の底面と不純物拡散領域９２との界面にて緑色光を光電変換するための３番目に深い第３のＰＮ接合部が形成されてなる。これにより、可視領域の光が入った場合には、第２のＰＮ接合部において赤色光が検出され、第３のＰＮ接合部において緑色光が検出される。また、近赤外域の光が入った場合には、第１のＰＮ接合部において近赤外域の光が検出される。よって、可視領域の光のセンシングのみならず近赤外域の光のセンシングにも容易に対応可能な車載用カラーセンサを提供することができる。

（６）ここで、図１７に示すように、第３の不純物拡散領域９３においてシリコン基板９０の表層部に不純物拡散領域９３よりも浅いＰ型の第４の不純物拡散領域９４が、さらに形成され、不純物拡散領域９４の底面と不純物拡散領域９３との界面にて青色光を光電変換するための最も浅い第４のＰＮ接合部が形成されているので、青色光を検出することができる。

なお、前記実施形態は以下のように変更してもよい。
基本４ピクセルで可視域の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、緑（Ｇ）、近赤外域（ＩＲ）としたり、基本４ピクセルで可視域の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、近赤外域（ＩＲ）としたが、これに限ることなく、基本３ピクセルで可視域の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、近赤外域（ＩＲ）としてもよい。

また、上述したように車載用カラーセンサはライト制御装置や雨滴センサ（夜間監視用カメラ）などについて述べたが、これに限らず、他の、可視領域の光をセンシングするシステムと近赤外域の光をセンシングするシステムに適用してもよい。

本実施形態および比較例における車両用ライト制御装置の概略構成図。 本実施形態および比較例における車載用カラーセンサの光学系の構成図。 車載用カラーセンサのカバーガラス付撮像素子の斜視図。 （ａ）は第１の実施形態における車載用カラーセンサのカバーガラス付撮像素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。 （ａ）は車載用カラーセンサの撮像素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。 （ａ）は図５からフィルタを除去した状態での車載用カラーセンサの撮像素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。 車両前方の進行方向を示す図。 処理後の画像を示す図。 （ａ）は第２の実施形態における車載用カラーセンサのカバーガラス付撮像素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。 （ａ）は第１の比較例における車載用カラーセンサのカバーガラス付撮像素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。 （ａ）は第３の実施形態における車載用カラーセンサのカバーガラス付撮像素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。 第４の実施形態における車載用カラーセンサのカバーガラス付撮像素子の断面図。 （ａ）〜（ｅ）は第４の実施形態における車載用カラーセンサの製造工程を示す断面図。 （ａ）〜（ｄ）は第４の実施形態における車載用カラーセンサの製造工程を示す断面図。 （ａ），（ｂ）は第４の実施形態における車載用カラーセンサの製造工程を示す断面図。 第４の実施形態における車載用カラーセンサの製造工程を示す断面図。 第２の比較例における車載用カラーセンサの撮像素子の断面図。 第２の比較例における車載用カラーセンサの撮像素子の断面図。

符号の説明

１０…基板、２０…受光素子、２１…受光素子、２２…受光素子、２３…受光素子、２４…受光素子、２５…受光素子、３０…赤色フィルタ、３１…緑色フィルタ、３２…緑色フィルタ、３４…青色フィルタ、４０…近赤外光カットフィルタ、４１…近赤外光カットフィルタ、４２…近赤外光カットフィルタ、４３…可視光カットフィルタ、４４…近赤外光カットフィルタ、５０…紫外線カットガラス板、６０…可視光硬化型接着剤、７２…ＳＯＧ膜、７３…電極パッド、７５…近赤外光カットフィルタ用薄膜、７７…可視光カットフィルタ用薄膜、９０…Ｐ型シリコン基板、９１…Ｎ型不純物拡散領域、９２…Ｐ型不純物拡散領域、９３…Ｎ型不純物拡散領域、９４…Ｐ型不純物拡散領域。

Claims (9)

1. 基板（１０）と、
   前記基板（１０）の上面に多数配列され、紫外域と可視域と近赤外域の光の量に応じた電気信号を出力する受光素子（２０，２１，２２，２３）と、
   隣接する前記受光素子のうちの第１の受光素子（２０）の上に、赤色光を選択的に通過させる赤色フィルタ（３０）を介して配置された第１の近赤外光カットフィルタ（４０）と、
   前記隣接する受光素子のうちの第２の受光素子（２１，２２）の上に、緑色光を選択的に通過させる緑色フィルタ（３１，３２）を介して配置された第２の近赤外光カットフィルタ（４１，４２）と、
   前記隣接する受光素子のうちの第３の受光素子（２３）の上に配置された可視光カットフィルタ（４３）と、
   前記第１の近赤外光カットフィルタ（４０）、第２の近赤外光カットフィルタ（４１，４２）および可視光カットフィルタ（４３）の上に配置された紫外線カットガラス板（５０）と、
   を備え、前記受光素子は、１つの前記第１の受光素子（２０）および２つの前記第２の受光素子（２１，２２）および１つの前記第３の受光素子（２３）の４つの受光素子を基本単位として前記基板（１０）の上面に配列されていることを特徴とする車載用カラーセンサ。
2. 請求項１に記載の車載用カラーセンサにおいて、
   前記第１の近赤外光カットフィルタ（４０）および第２の近赤外光カットフィルタ（４１，４２）は、前記紫外線カットガラス板（５０）の下面に形成されてなる
   車載用カラーセンサ。
3. 請求項２に記載の車載用カラーセンサにおいて、
   前記基板（１０）と前記紫外線カットガラス板（５０）との間に可視光硬化型接着剤（６０）を介在させてなる
   車載用カラーセンサ。
4. 請求項１に記載の車載用カラーセンサにおいて、
   前記第１〜第３の受光素子以外の前記基板（１０）上に配列された受光素子（２５）に、色フィルタもカットフィルタも介さずに前記紫外線カットガラス板（５０）を通して光を受光するようにしてなる
   車載用カラーセンサ。
5. 請求項１または２に記載の車載用カラーセンサにおいて、
   前記第１の近赤外光カットフィルタ（４０）および前記第２の近赤外光カットフィルタ（４１，４２）および前記可視光カットフィルタ（４３）は薄膜よりなる
   車載用カラーセンサ。
6. 請求項５に記載の車載用カラーセンサの製造方法であって、
   基板（１０）の上面に第１の受光素子（２０）と第２の受光素子（２１，２２）と第３の受光素子（２３）とを多数配列するとともに、そのうちの第１の受光素子（２０）の上に赤色フィルタ（３０）を、また第２の受光素子（２１，２２）の上に緑色フィルタ（３１，３２）を形成する第１工程と、
   前記基板（１０）上に、前記赤色フィルタ（３０）および緑色フィルタ（３１，３２）の上を含めてＳＯＧ膜（７２）を全面に形成する第２工程と、
   前記ＳＯＧ膜（７２）上に近赤外光カットフィルタ用の薄膜（７５）をパターニングするとともに、前記ＳＯＧ膜（７２）上に可視光カットフィルタ用の薄膜（７７）をパターニングする第３工程と、
   を含み、前記第１工程では、１つの前記第１の受光素子（２０）および２つの前記第２の受光素子（２１，２２）および１つの前記第３の受光素子（２３）の４つの受光素子を基本単位として前記基板（１０）の上面に配列することを特徴とする車載用カラーセンサの製造方法。
7. 請求項６に記載の車載用カラーセンサの製造方法において、
   前記第１工程において基板（１０）の上面に電極パッド（７３）を形成し、第３工程後に、前記電極パッド（７３）上の前記ＳＯＧ膜（７２）を除去して電極パッド（７３）を露出する第４工程を含む
   車載用カラーセンサの製造方法。
8. 請求項６または７に記載の車載用カラーセンサの製造方法において、
   前記第３工程における近赤外光カットフィルタ用の薄膜（７５）は蒸着により形成してなる
   車載用カラーセンサの製造方法。
9. 請求項６，７，８のいずれか１項に記載の車載用カラーセンサの製造方法において、
   前記第３工程における可視光カットフィルタ用の薄膜（７７）は蒸着により形成してなる
   車載用カラーセンサの製造方法。

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